摘 要：三峽工程自1993年開工至今，已經(jīng)歷了十個年頭。工程建設進展順利，工程進度符合總進度計劃要求，工程質(zhì)量滿足設計要求，工程投資控制在概算范圍之內(nèi)，并在一些技術問題上取得了重大突破，創(chuàng)造了世界水電建設史上一批新的記錄，1999年～2001年混凝土澆筑連續(xù)三年三破世界記錄，本文對三峽工程大壩混凝土快速施工重大科技成就進行介紹。

　　關鍵詞：三峽工程；混凝土；快速施工

　　1、三峽工程大壩混凝土施工特點

　　三峽水利樞紐是開發(fā)和治理長江的關鍵性骨干工程。是中國、也是世界最大的水利樞紐工程。三峽工程具有防洪、發(fā)電、航運等巨大的綜合效益，建成后對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展將產(chǎn)生巨大的影響。樞紐主要建筑物由大壩、水電站和通航建筑物等三大部分組成。攔河大壩為混凝土重力壩，最大壩高181m。水電站采用壩后式廠房，總裝機容量1820萬kW。

　　根據(jù)三峽工程建設方案，三峽工程大壩混凝土施工主要有以下特點。

　　(1) 工程量巨大。三峽工程混凝土工程總量為2 800萬m³，是長江葛洲壩工程的2.5倍 ，為世界上已建最大的巴西伊泰普工程的2倍。第二階段工程1 860萬m³混凝土中，廠壩工程1200萬m³。

　　(2) 高峰強度高，高峰期持續(xù)時間長。首先，樞紐工程年澆筑高峰強度特高，最高達548萬m³，最大月強度55.35萬m³，其中第二階段廠壩工程年最高強度達400萬m³，最高月強度達45萬m³，強度在40萬m³左右的月份將持續(xù)9～10個月。金屬結構安裝以及其它項目的施工強度高，大壩和廠房各類閘門、埋件及鋼管等共約14.8萬t，年高峰強度約5萬t，而且安裝與混凝土施工同步進行，相互干擾很大。其它工序如開挖、清基交面、固接灌漿、接縫灌漿等無論總量，或是施工強度也都是國內(nèi)外水電建設史上罕見的。其次，夏季澆筑基礎約束區(qū)混凝土強度高。工程的特點，決定了必須要在夏季大量澆筑約束區(qū)混凝土，這既是一個施工組織難題，也是重大的技術和質(zhì)量控制難題。第三，初期混凝土施工強度高。大壩下部倉面面積大，從滿足大壩均勻、連續(xù)上升，間歇期盡可能短的角度，必須要做到高強度。而初期則由于主要澆筑設備形成需要時間、操作熟練需要有個過程，使這一矛盾十分突出。

　　(3) 施工干擾大、施工技術要求高、難度大。施工干擾大，一是工程施工過程中，各種工序交叉或平行作業(yè)，相互之間干擾很大；二是由于工程巨大，必須分幾個標段施工，各承包商之間在界面交接、設備使用、進度協(xié)調(diào)等方面必然存在大量分歧，干擾很大。

　　(4) 施工技術要求高、難度大。長江洪水峰高、量大、水深；施工期通航要求高，第二階段工程施工期間，導流明渠要通航，使左、右岸分割不能支援，這些都給施工安排帶來困難。

　　2、大壩混凝土快速施工帶來的技術難題

　　(1) 在當時情況下，國內(nèi)已有的澆筑手段如大型門塔機、纜式起重機等，均難以滿足施工強度要求；如果增加數(shù)量，按國內(nèi)類似水平推算，需120余臺，施工場地又布置不下。同時，與傳統(tǒng)澆筑手段相應的傳統(tǒng)施工工藝也難以滿足施工強度和質(zhì)量要求。加之三峽大壩結構復雜、混凝土的標號、級配種類繁多，給混凝土快速施工更增加了復雜性和難度。

　　(2) 為滿足三峽混凝土強度需要，必須設計和建設當今國內(nèi)外最大規(guī)模的人工砂石料和混凝土、制冷生產(chǎn)系統(tǒng)以及與之相配套設施及管理。

　　(3)三峽工程是千年大計、國運所系，必須從原材料及混凝土的各環(huán)節(jié)高度重視三峽工程混凝土的質(zhì)量和耐久性，要求高性能的混凝土。

　　(4)第二階段混凝土澆筑高峰持續(xù)三年，而本地區(qū)夏季持續(xù)時間長，不利混凝土澆筑，溫控防裂問題異常突出，為確保夏季混凝土的照常施工，特別是基礎強約束區(qū)部位的混凝土。以往各工程所采取的單項或多項溫控措施聯(lián)用都已經(jīng)不能滿足施工要求，必須采取全過程、全方位、高標準大容量的綜合溫控措施，盡可能減少一般性表面裂縫，避免產(chǎn)生危害性的基本貫穿 性裂縫。

　　(5) 傳統(tǒng)的混凝土澆筑倉位安排采取人工調(diào)度方法，大多靠經(jīng)驗主觀判斷，隨意性較大，不能滿足大規(guī)模高強度施工需求。因此，必須采取科學排倉方法和現(xiàn)代測控技術，保證混凝土連續(xù)、高效、均衡地施工。上述幾方面的問題，正是三峽大壩混凝土快速施工必須攻克的關鍵難題。十分顯然，如果這些難題不能在三峽工程施工中按期攻克，勢必嚴重拖延工程的建設工期，使國家蒙受巨大的政治影響和經(jīng)濟損失。為此，我們抓住混凝土快速施工關鍵技術研究這一課題，進行立項并在工程施工前期和施工過程中開展系統(tǒng)科技攻關。

　　3、三峽大壩混凝土施工的關鍵技術及創(chuàng)新

　　三峽工程混凝土總量達2800萬m³，其中第二階段工程為1860萬m³，工程量巨大，施工強度特高，高峰期持續(xù)時間長。同時金屬結構安裝及其它項目的施工強度也非常高，施工期有通航要求，施工干擾大。三峽工程是國運所系的民族工程，技術要求高，質(zhì)量要求嚴，因而在施工技術上必須有重大突破和創(chuàng)新。三峽工程大壩混凝土快速施工新技術研究和實踐的主要技術突破和創(chuàng)新點如下。

　　3.1 創(chuàng)造了水電施工混凝土澆筑強度的世界記錄

　　經(jīng)過充分反復論證，選定以塔帶機為主、輔以大型門塔機和纜機的綜合施工方案。從傳統(tǒng)常規(guī)的吊罐澆筑系統(tǒng)升華為混凝土連續(xù)澆筑的系統(tǒng)，由各混凝土拌和樓通過皮帶機系統(tǒng)輸送到塔帶機直接入倉澆筑，澆筑速度遠遠超過了常規(guī)方式。1999年～2001年是三峽第二階段工程混凝土澆筑持續(xù)高峰年，年混凝土澆筑強度均在400萬m³以上，2000年最高混凝土澆筑強度達548萬m³，月最高混凝土澆筑強度55.35萬m³，日最高混凝土澆筑強度2.2萬m³，連續(xù)三年混凝土澆筑總量高達100萬m³以上，2000年最高混凝土澆筑強度達548萬m³，月最高混凝土澆筑強度55.35萬m³，日最高混凝土澆筑強度2.2萬m³，連續(xù)三年混凝土澆筑總量高達1409萬m³。遠超過了由古比雪夫水電站創(chuàng)造的年澆筑313萬m³、月澆筑38.9萬m³和日澆筑1.9萬m³的世界最高水平，創(chuàng)造了新的世界記錄。

　　與混凝土快速施工相配套的還有砂石料特高強度生產(chǎn)及供應。為實現(xiàn)砂石料的特高強度生產(chǎn)和供應，采用了國際先進的生產(chǎn)加工成套設備，充分利用基坑開挖石碴料等有效措施，首創(chuàng)了巴馬克9000與棒磨機聯(lián)合制砂新工藝，有效地保證了混凝土施工需要。

　　3.2 創(chuàng)立了一整套混凝土快速施工工藝和質(zhì)量保證體系

　　塔帶機可實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)工廠化和混凝土水平垂直運輸?shù)囊惑w化，具有連續(xù)澆筑、生產(chǎn)率高的特點。三峽工程大壩共布置6臺塔帶機，每臺理論設計生產(chǎn)率可達420m³/h，這是在世界水電建設史上前所未有的。為了與選定的特高強度澆筑方案相配套，確�；炷�土澆筑進度和質(zhì)量，建立了一整套新的施工工藝和現(xiàn)代施工管理體系，包括建立健全質(zhì)量保證體系，全面推行倉面工藝設計，制定一整套嚴密的澆筑施工工藝，配備與入倉強度相匹配的倉面資源，形成了具有三峽工程特色的混凝土快速施工工法，創(chuàng)造了塔帶機澆筑四級配和一個倉號多品種混凝土的首例。

　　混凝土生產(chǎn)輸送澆筑計算機綜合監(jiān)控系統(tǒng)，是在大型水利水電工程施工中融入現(xiàn)代測控技術的一次創(chuàng)新，實現(xiàn)了混凝土施工全過程的實時監(jiān)控、動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化調(diào)度，開創(chuàng)了大型水電工程項目立足于自主技術，實現(xiàn)了施工計算機綜合監(jiān)控。混凝土澆筑施工計算機模擬系統(tǒng)針對混凝土澆筑的復雜狀況，對施工方案和施工計劃進行更科學的選擇和安排，突破了傳統(tǒng)的經(jīng)驗決策模式，有助于大幅度提高混凝土施工效率。

　　3.3 首創(chuàng)二次風冷骨料新技術

　　三峽工程采用二次風冷骨料技術為國內(nèi)外首創(chuàng)，它解決了混凝土制冷系統(tǒng)規(guī)模大，施工場地不足，系統(tǒng)難以布置的困難，節(jié)省了大量施工用地及工程投資。該技術高效可靠，為三峽工程快速優(yōu)質(zhì)施工提供了重要保證，為混凝土預冷工程提供了一項先進可靠的新技術�；炷�土生產(chǎn)系統(tǒng)采用了二次風冷技術，5個系統(tǒng)9座拌和樓，夏季月生產(chǎn)低溫混凝土可達45萬m³，其配置的制冷容量大大低于原有的制冷方法。經(jīng)過1999年～2001年3個夏季高峰的運行，實測混凝土出機口平均溫度為6.85℃，小于7℃合格率均在80%以上，確保了混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量。

　　3.4 混凝土原材料及配合比優(yōu)化達到一流水平

　　混凝土原材料采用具有微膨脹性能的中熱525#硅酸鹽水泥；選用品質(zhì)優(yōu)良的高效減水劑；在混凝土中將Ⅰ級粉煤灰作為功能材料摻用；采用縮小水膠比加大粉煤灰摻量的技術路線；限制原材料的堿含量和混凝土總堿量，滿足了三峽混凝土耐久性的特殊要求。混凝土配合比先進。用花崗巖人工骨料的大壩四級配混凝土在塔帶機為主的運輸澆筑方式情況下，其用水量僅為90kg/m³左右，并能滿足高性能大壩混凝土的要求。

　　3.5 首次全面實施全過程綜合溫控技術

　　三峽工程大壩柱狀塊尺寸大，基礎溫差標準高，溫控措施要求嚴格。為此，在廣泛分析國內(nèi)外工程已采取單項或多項溫控措施現(xiàn)狀的基礎上，首次實施全過程、全方位、高標準、大容量的綜合溫控技術，以確保混凝土施工質(zhì)量。尤其是高溫季節(jié)塔帶機快速高強度澆筑壩體約束區(qū)混凝土，在國內(nèi)外為首次，沒有可借鑒的施工經(jīng)驗及有關計算分析方法確定混凝土運輸過程中溫度回升率。對此，建立新的計算模型采用差分法求解，解決了混凝土溫度回升計算的難題。三峽工程各建筑物孔洞多，結構復雜，混凝土溫控防裂難度大，更增加了研究的難度。壩區(qū)氣溫驟降頻繁，混凝土表面防裂難度大。所采用的大柱狀塊溫差標準及綜合溫控防裂措施的規(guī)模和難度，均超過國內(nèi)外其它己建和在建工程的水平。

　　通過實施全過程綜合溫控措施，減少了裂縫的產(chǎn)生。三峽第二階段工程3年連續(xù)高強度施工共完成混凝土澆筑1400余萬m³,未發(fā)現(xiàn)危害性貫穿裂縫，大壩工程表面裂縫的最大出現(xiàn)機率僅為0.16條/萬m³，遠遠低于《三峽工程質(zhì)量標準》（TGPS）的0.5條/萬m³的 控制標準。

　　4、與國內(nèi)外水平的綜合比較

　　國外在20世紀前70年，水電開發(fā)迅猛。據(jù)不完全統(tǒng)計，200m以上的高混凝土壩就達20多座，進人20世紀80年代后，國外在建大型水電站不多，規(guī)模也較小。在建的大型工程主要分布于 第三世界委內(nèi)瑞拉、印度、阿根廷等。在傳統(tǒng)的混凝土重力壩施工方面，除繼續(xù)采用柱狀分塊、棧橋門機或纜機運輸，冷卻水管散熱和縱縫灌漿的一整套施工工藝外，通倉薄層澆筑的方法也得到發(fā)展，在日本大河內(nèi)施工中采用的先通倉澆筑，再用切縫機切出橫縫也屬此類方法。在混凝土澆筑強度方面，國外高混凝土壩最高月澆筑強度水平較高的有：美國大古力壩37.8萬m³，巴西、巴拉圭合建的伊泰普大壩34.8萬m³，古比雪夫壩38.9萬m³。年澆筑強度較高的前幾位有伊泰普壩304萬m³，大古力壩260萬m³，德沃歇克壩221萬m³，古比雪夫壩曾達到313萬m³。我國從20世紀50年代末60年代初開工興建一批100m級的高混凝土壩，隨后，葛洲壩、烏江渡、潘家口、龍羊峽、東江、隔河巖、水口、二灘等一批大型工程相繼興建，在混凝土施工技術方面，20世紀50～60年代許多工作都存在“三邊”現(xiàn)象，多采用半機械化工作，施工不能成龍配套，效率較低。進入70年代后，積極吸收國外先進技術，一批新設備、新技術、新工藝、新材料廣泛在工程上使用，施工生產(chǎn)水平逐步提高。

　　在混凝土澆筑強度方面，最高月澆筑強度水平較高的有：葛洲壩24萬m³，二灘24.5萬m³。最高年澆筑強度水平較高的有三門峽96萬m³，葛洲壩203萬m³，二灘212萬m³。

　　三峽工程樞紐設計混凝土總量為2800萬m³，分為3個階段施工，其中，第二階段大壩混凝土工程是控制第二階段的主要項目，1998年進入第二階段工程混凝土施工后，其混凝土年強度都在400萬m³以上，最高年強度達548萬m³。

　　綜上所述，在大壩混凝土快速施工的強度水平方面，國外混凝土澆筑最

　　最高年、月、日記錄為古比雪夫大壩所創(chuàng)造，分別為313萬m³、38.9萬m³和1.9萬m³。國內(nèi)混凝土澆筑的最高年、月強度為二灘工程所創(chuàng)造，分別為212萬m³、24.5萬m³，最高日強度為葛洲壩工程的1.69萬m³。而三峽工程大壩混凝土最高年、月、日澆筑強度分別達548萬m³、55.35萬m³、2.2萬m³，1999年～2001年3年的年強度在400萬m³以上，月均澆筑強度達39萬m³，連續(xù)三年破世界紀錄。在大壩混凝土澆筑方案和配套工藝方面，國外如墨西哥惠特斯水電工程大壩已采用了3臺以內(nèi)小規(guī)模的塔帶機澆筑方案及其倉面配套工藝。國內(nèi)沿用傳統(tǒng)的大型門塔機或纜機等澆筑方案及其傳統(tǒng)的以人工為主的倉面工藝，澆筑施工中，所配備的機械設備和人員都比較多。而三峽工程大壩采用6臺大規(guī)模塔（頂）帶機，并獨創(chuàng)了一整套快速施工工藝，同時，研究開發(fā)并實施混凝土生產(chǎn)輸送澆筑綜合監(jiān)控系統(tǒng)和計算機模擬系統(tǒng)，使工程機械化、自動化程度和綜合施工管理水平大幅度提高。在混凝土拌和制冷生產(chǎn)工藝方面，國內(nèi)外實施7℃低溫混凝土工程的代表有伊泰普和葛洲壩工程，但它們都只采用了水冷+風冷+冰的工藝，不僅占地較大，而且造價較高。而三峽工程首創(chuàng)二次風冷+冰新工藝，在有效地解決系統(tǒng)規(guī)模大，施工場地不足，系統(tǒng)難以布置的難題的同時，還節(jié)省了大量施工用地和工程投資。在混凝土原材料及配合比優(yōu)化方面，混凝土用水量多少直接反應了混凝土配合比的設計水平和特性。國內(nèi)外161座大壩混凝土配合比參數(shù)表明，以花崗巖作骨料的大壩混凝土最低用水量為100kg/m³，而三峽工程經(jīng)過優(yōu)化后的混凝土用水量僅90kg/m³左右，且混凝土各項性能均滿足大壩高性能混凝土的要求。在大壩混凝土溫度控制和防裂技術方面，國內(nèi)外資料僅見有單項溫控措施或幾種溫控措施聯(lián)用的報道，更沒有塔帶機輸送混凝土溫控措施的報道。而三峽工程首次全面實施全過程、全方位、高標準、大容量的綜合溫控技術，使大壩混凝土未出現(xiàn)危害性貫穿裂縫，表面裂縫出現(xiàn)機率也少于國內(nèi)外其它工程，創(chuàng)造了世界最新水平。

　　5、結論

　　該項研究成果自1998年底三峽第二階段工程大壩混凝土開始澆筑以來，在施工中得到了全面應用，并取得了巨大的綜合經(jīng)濟效益。該項成果有力地保證了三峽第二階段工程的順利實施，為確保2003年初期蓄水、船閘通航和首批機組發(fā)電起到了重要作用。并取得了約10億元的直接經(jīng)濟效益。該成果可在溪洛渡、向家壩、龍灘、小灣、水布埡等大型水電工程推廣應用，將會取得更大的綜合效益。